Química III. Universidad Central de Venezuela Facultad de Agronomía Dpto. Química y Tecnología Cátedra de Química III

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1 Universidad Central de Venezuela Facultad de Agronomía Dpto. Química y Tecnología Cátedra de Química III Clase N Solubilidad y 1. Conceptos 1.1. Solución 1.. Componentes de una solución Soluto 1... Solvente 1.. Tipos de soluciones Insaturada 1... Saturada 1... Sobresaturada. SOLUBILIDAD (s). SOLUBILIDAD MOLAR (S). CLASIFICACIÓN DE LOS SOLUTOS SEGÚN SU SOLUBILIDAD.1. Sustancias solubles.. Sustancias medianamente solubles.. Sustancias poco solubles 5. CONSTANTE DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD () 6. LEY DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD 7. IMPORTANCIA DEL 8. RELACIÓN ENTRE EL Y LA SOLUBILIDAD 9. RELACIÓN ENTRE EL Y LA FORMACION DE UN PRECIPITADO O RELACIÓN ENTRE EL Y EL PRODUCTO IONICO (PI) 10. FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD 11. PROBLEMAS Pág 1 Kps. F. Molina, 009

2 Clase N Solubilidad y 1. CONCEPTOS: 1.1. Solución: Mezcla homogénea de dos o más sustancias. Dispersión iónica o ecular de una sustancia en otra. 1.. Componentes de una solución: Soluto: Fase dispersa, toda sustancia capaz de disolverse en otra denominada solvente Solvente: Medio de dispersión, toda sustancia capaz de disolver a otra denominada soluto. 1.. Tipos de soluciones: Solución insaturada: Solución que contiene menor cantidad de soluto que la disolución saturada. No está en equilibrio o tiene menor cantidad de soluto del que podría aceptar el disolvente es decir del que puede disolver a una condición de presión y temperatura constante Solución Saturada: Son aquellas soluciones donde el soluto no disuelto está en equilibrio con el soluto disuelto a una determinada presión y temperatura. AB Soluto no disuelto Dicho de otra manera: Soluto no disuelto AB Soluto disuelto + - A + B Iones disociados Soluto disuelto Iones disociados Soluto disuelto 1... Solución sobresaturada: Se dice que una solución es sobresaturada, cuando contiene una cantidad de soluto superior a la que tiene la solución saturada o dicho de otra manera contiene más soluto del que permiten las condiciones de equilibrio. Es inestable a la adición de cristales de soluto a una determinada temperatura. Pág Kps. F. Molina, 009

3 . SOLUBILIDAD (s): Cantidad de soluto que es posible disolver en una cierta cantidad de solvente. Unidades: s = (g/l; mg/100ml; g/100mg; mg/ml) Concentración de soluto en una solución saturada a una temperatura dada (generalmente 5 C).. SOLUBILIDAD MOLAR (S): Numero de es de soluto en un litro de solución saturada (/L).. CLASIFICACIÓN DE LOS SOLUTOS SEGÚN SU SOLUBILIDAD:.1. Sustancias solubles: S 0,1M Son aquellas sustancias con las que se pueden preparar soluciones de concentración 0,1M Ejemplo: NaCL; KNO ; KCL.. Sustancias medianamente solubles: 0,001M S 0,1M Son aquellas sustancias con las que se pueden preparar soluciones de concentración mayor que 0,001M pero menor de 0,1M. Ejemplo: PbCL.. Sustancias poco solubles: S 0,001M Son aquellas sustancias con las que se pueden preparar soluciones de concentración 0,001M. Ejemplo: AgCL; CaF ; AgCN; BaSO ; PbSO ; Ca(PO ) ; PbCO 5. CONSTANTE DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD () Constante del producto de solubilidad o simplemente producto de la solubilidad la cual es el producto de las concentraciones ares de los iones constituyentes cada uno elevado a la potencia de su coeficiente estequiométrico en la ecuación de equilibrio, o dicho de otra manera es la constante de equilibrio para la reacción en la que una sal solida se disuelve liberando sus iones constituyentes en solución. A m B n A B m ndisuelto Sólido ma n nb m n m m A B n Pág Kps. F. Molina, 009

4 Si se tiene: Inicio: S 0 0 Ag PO PO Ag PO Ag Sólido Disuelto Final: 0 S S Aplicando la ley de acción de masas: Keq Ag * PO Ag PO s Keq * Ag PO Ag PO Donde: s * Ag PO Keq * s Ag * PO (S) * S 7S * S 7S Si se tiene: Inicio: S 0 0 MgF MgF Mg Sólido Disuelto Final: 0 S S Aplicando la ley de acción de masas: Keq Mg * F MgF s MgF Keq * s Mg * F Donde: Mg =S y Por lo que S * S S *S S 6. LEY DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD F =S F Ag =S y PO =S Pág Kps. F. Molina, 009

5 En una solución saturada de un electrolito fuerte poco soluble el producto de las concentraciones ares de sus iones elevados cada uno a una potencia que coincide con el numero de iones que emite una écula del compuesto, es constante a una temperatura y presión dados Limitaciones de la ley: La ley se aplica a soluciones saturadas de electrolitos fuertes poco solubles (s 0,001M) 7. IMPORTANCIA DEL 7.1. Permite calcular la solubilidad de un electrolito fuerte poco soluble y la concentración de sus iones en solución conociendo el valor del 7.. Permite inferir si existirá o no la formación de un precipitado cuando mezclamos dos sustancias. 8. RELACIÓN ENTRE EL Y LA SOLUBILIDAD Si se tiene: Ag CrO Ag CrO Ag CrO Sólido Disuelto Inicio: S 0 0 Ag CrO Ag CrO Sólido Final: 0 S S Es un compuesto poco soluble pero altamente disociado: Keq Ag * CrO Ag CrO s Ag CrO Keq * s Ag * CrO Donde: Ag S Pág 5 Kps. F. Molina, 009

6 Sustituyendo: CrO S S * S S * S S S Si = 1,*10-1 Sustituyendo tenemos que: S 1 1,*10 5 S 6,75*10 Compuesto Expresión de Concentración en el equilibrio (M) Catión Anión AgCL CL BaSO * SO Ag CO Ag * CO Relación entre Y S Ag * S S S S Ba S S S S S S S S PbF Pb * F S S S S OH Al Al * OH S S 7S S 7 PO Ca Ca * PO S S 108S 5 S Pág 6 Kps. F. Molina, 009

7 9. RELACIÓN ENTRE EL Y LA FORMACION DE UN PRECIPITADO O RELACIÓN ENTRE EL Y EL PRODUCTO IONICO (PI) El producto iónico es la misma ecuación que el, pero las concentraciones pueden ser de una solución saturada, insaturada o sobresaturada. Se determinan las concentraciones reales de los iones y se calcula el PI para compararlo con el y poder predecir: Ejemplo: Condición Tipo de solución Cambio PI = Sol Saturada No hay precipitación PI Sol Insaturada No hay precipitación PI Sol Sobresaturada Hay precipitación Precipitara el cromato de plata, cuando se mezcla,5*10 - de ion plata con,8 * 10-8 del ion cromato Datos: Ag,5*10 8 y Ag CrO Ag CrO Sólido PI Ag * CrO CrO,8* 10 PI 8 1,5*10 *,8*10,*10 PI,*10 Si se tiene que: Ag,5*10 CrO,8* ,*10 No hay precipitación Solución insaturada Pág 7 Kps. F. Molina, 009

8 PI 8,5*10 *,8*10,8*10 PI,8*10 1,* Hay precipitación Solución sobresaturada 10. FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD Temperatura: En general al aumentar la temperatura se incrementa la solubilidad T S por que las sustancias absorben calor proceso endotérmico 10.. Solvente: Concentración de alcohol etílico en agua % S CaSO (g/100g sol) 0,0 % Alcohol 100% agua 0,08,8% Alcohol 6, % agua 0,01 1,0% Alcohol 59 % agua 0,009 En general al adicionar solventes orgánicos la solubilidad decrece Iones extraños: AgBr Sólido Ag Br Mg MgSO SO Va a existir una atracción entre los iones de carga opuesta se forma una capa o barrera iónica o nube electrónica, los iones rodean al ión Mg rodean al ion Ag esas barreras impiden el acercamiento de los iones formar AgBr Sólido, el sistema siente que hay deficiencia de iones responde aumentando la solubilidad. Br y los iones Ag y Ag y SO Br para Br y Pág 8 Kps. F. Molina, 009

9 AgBr Sólido SO SO SO Ag SO SO + Mg Mg Mg Br Mg Mg 10.. Presencia de ion común. Cuando se disuelve un electrolito en un solvente que tiene iones comunes Ej.: BaSO se disuelve en una solución de MgSO BaSO Sólido Ba SO Mg MgSO SO Hay un incremento del ion común, por lo que la concentración SO se incrementa lo que hace que el producto iónico sea mayor que el producto de solubilidad (PI), para restablecer el equilibrio se precipitará una parte de BaSO como lo predice el principio de Le Chatelier, desplazando el equilibrio hacia la izquierda por lo que la solubilidad del BaSO disminuye, hasta que el producto iónico sea igual al producto de solubilidad El p H: Está relacionado con la concentración de iones OH. H o de Si tenemos un electrolito fuerte poco soluble como el Fe OH FeOH Fe OH Si se incrementa izquierda, disminuye la solubilidad. OH disminuye la H y el p H el equilibrio se desplaza hacia la 11. Problemas: Para resolver en clase Cuál será el producto de solubilidad o, en una solución saturada que contiene,1917mg/ml de Ca(IO ), conociendo que el peso ecular del Ca(IO ) =90g/ Inicio: S 0 0 IO Ca Ca Sólido IO Final: 0 S S Pág 9 Kps. F. Molina, 009

10 Keq Keq * Ca * IO Ca IO Sólido CaIO Ca * IO Donde: Ca S S S S IO S Donde: S=/L,1917mg m L X m L 1000mL*,1917mg X 191,7 mg, 1917g 1mL noes gramos PM,1917g 90g 5,6197 *10 5,6197*10 *5,6197*10 5,6197*10 * 1,6*10 7,1* Para resolver en clase Cuál será la solubilidad expresada en g/m L, si se conoce que el producto de solubilidad o es 7,1*10-7, en una solución saturada de Ca(IO ) Y que el peso ecular del Ca(IO ) es de 90g/ Inicio: S 0 0 IO Ca Ca Sólido IO Final: 0 S S Keq Ca * IO Ca IO Sólido Pág 10 Kps. F. Molina, 009

11 Keq * CaIO Ca * IO Donde: Ca S S S S IO S 7 7,1*10 S 7 1,775*10 5,6199*10 / L 5,6199* m L X 1 m L 5,6199*10 6 5,6199*10 1mL* X 1000mL gramos N es gramos Nes * PM PM gramos 5,6199* Si se mezclan 00 m L de BaCL 0,0060 M con 900 m L de K SO 0,0080 M Se formara algún precipitado? Conociendo que el es 1,1*10-10 Se tiene: BaCL K SO BaSO KCL puede precipitar el sulfato de bario *90 g,1917 *10 g ml BaSO Sólido Ba SO Calcular el número de es de ambos iones: N es V.M. Ba 0,L *0,0060 1,8*10 L SO 0,9L *0,0080 7,* 10 L Calcular la concentración de cada uno en solución V T mL 1, L Pág 11 Kps. F. Molina, 009

12 M Nes V 1,8*10 Ba 1,5*10 M 1, L 7,*10 SO 6* M 10 1, L PI 6 Ba * SO 1,5*10 * 6*10 9* 10 PI 9*10 6 1,1*10 10 La disolución esta sobresaturada el valor de PI indica que la concentración de los iones es grande entonces si habrá formación de precipitado 11.. Problemas propuestos: Calcule la solubilidad del Ag PO si se conoce que el PM del Ag PO es 19g/ y que el es 6,5* Al mezclar 1L de SrCL 0,0 M con 0,50 L de Na SO 0, M Cuáles serán las concentraciones de Sr + y de SO = en la disolución final? SrSO = 7,6*10-8 Pág 1 Kps. F. Molina, 009